Di era kemajuan teknologi yang pesat saat ini, komposit serat karbon semakin dikenal di berbagai bidang karena performanya yang unggul. Dari aplikasi kelas atas di bidang kedirgantaraan hingga kebutuhan sehari-hari peralatan olahraga, komposit serat karbon telah menunjukkan potensi yang besar. Namun, untuk menyiapkan komposit serat karbon berkinerja tinggi, perlakuan aktivasiserat karbonmerupakan langkah penting.
Gambar mikroskop elektron permukaan serat karbon
Serat karbon, material serat berkinerja tinggi, memiliki banyak sifat yang menarik. Material ini terutama terdiri dari karbon dan memiliki struktur filamen memanjang. Dari sudut pandang struktur permukaan, permukaan serat karbon relatif halus dan memiliki lebih sedikit gugus fungsional aktif. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa selama pembuatan serat karbon, karbonisasi suhu tinggi dan perlakuan lainnya membuat permukaan serat karbon berada dalam keadaan yang lebih inert. Sifat permukaan ini menghadirkan serangkaian tantangan dalam pembuatan komposit serat karbon.
Permukaan yang halus membuat ikatan antara serat karbon dan material matriks menjadi lemah. Dalam pembuatan komposit, sulit bagi material matriks untuk membentuk ikatan yang kuat pada permukaan serat karbon.serat karbonHal ini memengaruhi kinerja keseluruhan material komposit. Kedua, kurangnya gugus fungsional aktif membatasi reaksi kimia antara serat karbon dan material matriks. Hal ini membuat ikatan antarmuka antara keduanya terutama bergantung pada efek fisik, seperti penanaman mekanis, dll., yang seringkali tidak cukup stabil dan rentan terhadap pemisahan ketika dikenai gaya eksternal.
Diagram skematis penguatan antar lapisan kain serat karbon dengan nanotube karbon.
Untuk mengatasi masalah ini, perlakuan aktivasi serat karbon menjadi perlu. Diaktifkanserat karbonmenunjukkan perubahan signifikan dalam beberapa aspek.
Perlakuan aktivasi meningkatkan kekasaran permukaan serat karbon. Melalui oksidasi kimia, perlakuan plasma, dan metode lainnya, lubang dan alur kecil dapat diukir ke permukaan serat karbon, membuat permukaannya kasar. Permukaan yang kasar ini meningkatkan area kontak antara serat karbon dan material substrat, yang meningkatkan ikatan mekanis antara keduanya. Ketika material matriks diikat ke serat karbon, material tersebut dapat lebih mudah menempel ke struktur kasar ini, membentuk ikatan yang lebih kuat.
Perlakuan aktivasi dapat memperkenalkan sejumlah besar gugus fungsional reaktif pada permukaan serat karbon. Gugus fungsional ini dapat bereaksi secara kimia dengan gugus fungsional yang sesuai dalam material matriks untuk membentuk ikatan kimia. Misalnya, perlakuan oksidasi dapat memperkenalkan gugus hidroksil, gugus karboksil, dan gugus fungsional lainnya pada permukaan serat karbon, yang dapat bereaksi dengan material matriks.epoksigugus-gugus dalam matriks resin dan sebagainya membentuk ikatan kovalen. Kekuatan ikatan kimia ini jauh lebih tinggi daripada ikatan fisik, yang sangat meningkatkan kekuatan ikatan antarmuka antara serat karbon dan material matriks.
Energi permukaan serat karbon aktif juga meningkat secara signifikan. Peningkatan energi permukaan memudahkan serat karbon untuk dibasahi oleh material matriks, sehingga memfasilitasi penyebaran dan penetrasi material matriks pada permukaan serat karbon. Dalam proses pembuatan komposit, material matriks dapat didistribusikan lebih merata di sekitar serat karbon untuk membentuk struktur yang lebih padat. Hal ini tidak hanya meningkatkan sifat mekanik material komposit, tetapi juga meningkatkan sifat-sifat lainnya, seperti ketahanan korosi dan stabilitas termal.
Serat karbon aktif memiliki banyak keunggulan untuk pembuatan komposit serat karbon.
Dari segi sifat mekanik, kekuatan ikatan antarmuka antara yang diaktifkanserat karbondan material matriksnya ditingkatkan secara signifikan, yang memungkinkan komposit untuk mentransfer tegangan dengan lebih baik ketika dikenai gaya eksternal. Ini berarti bahwa sifat mekanik komposit seperti kekuatan dan modulus meningkat secara signifikan. Misalnya, di bidang kedirgantaraan, yang membutuhkan sifat mekanik yang sangat tinggi, komponen pesawat yang terbuat dari komposit serat karbon aktif mampu menahan beban penerbangan yang lebih besar dan meningkatkan keselamatan serta keandalan pesawat. Di bidang peralatan olahraga, seperti rangka sepeda, stik golf, dll., komposit serat karbon aktif dapat memberikan kekuatan dan kekakuan yang lebih baik, sekaligus mengurangi berat dan meningkatkan pengalaman atlet.
Dari segi ketahanan korosi, karena adanya gugus fungsional reaktif pada permukaan serat karbon aktif, gugus fungsional ini dapat membentuk ikatan kimia yang lebih stabil dengan material matriks, sehingga meningkatkan ketahanan korosi komposit. Dalam beberapa kondisi lingkungan yang keras, seperti lingkungan laut, industri kimia, dll., karbon aktifkomposit serat karbondapat lebih tahan terhadap erosi media korosif dan memperpanjang masa pakai. Hal ini sangat penting untuk beberapa peralatan dan struktur yang digunakan di lingkungan yang keras dalam jangka waktu lama.
Dari segi stabilitas termal, ikatan antarmuka yang baik antara serat karbon aktif dan material matriks dapat meningkatkan stabilitas termal komposit. Di bawah lingkungan suhu tinggi, komposit dapat mempertahankan sifat mekanik dan stabilitas dimensi yang lebih baik, serta kurang rentan terhadap deformasi dan kerusakan. Hal ini menjadikan komposit serat karbon aktif memiliki prospek aplikasi yang luas dalam aplikasi suhu tinggi, seperti komponen mesin otomotif dan komponen ujung panas mesin penerbangan.
Dari segi performa pemrosesan, serat karbon aktif memiliki aktivitas permukaan yang lebih tinggi dan kompatibilitas yang lebih baik dengan material matriks. Hal ini memudahkan material matriks untuk meresap dan mengeras pada permukaan serat karbon selama pembuatan material komposit, sehingga meningkatkan efisiensi pemrosesan dan kualitas produk. Pada saat yang sama, kemampuan desain komposit serat karbon aktif juga meningkat, memungkinkan komposit tersebut untuk disesuaikan untuk berbagai aplikasi dan memenuhi berbagai persyaratan teknik yang kompleks.
Oleh karena itu, pengobatan aktivasiserat karbonAktivasi serat karbon merupakan mata rantai kunci dalam pembuatan komposit serat karbon berkinerja tinggi. Melalui perlakuan aktivasi, struktur permukaan serat karbon dapat ditingkatkan untuk meningkatkan kekasaran permukaan, memperkenalkan gugus fungsional aktif, dan meningkatkan energi permukaan, sehingga meningkatkan kekuatan ikatan antarmuka antara serat karbon dan material matriks, serta meletakkan dasar untuk pembuatan komposit serat karbon dengan sifat mekanik, ketahanan korosi, stabilitas termal, dan kinerja pemrosesan yang sangat baik. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan, diyakini bahwa teknologi aktivasi serat karbon akan terus berinovasi dan berkembang, memberikan dukungan yang lebih kuat untuk penerapan komposit serat karbon secara luas.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (juga whatsapp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Alamat: NO.398 Jalan Hijau Baru, Kota Xinbang, Distrik Songjiang, Shanghai
Waktu posting: 04-Sep-2024